Schilddrüsenunterfunktion: TFCs aus induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnen

Forscher der Boston University School of Medicine, USA, haben transplantierbare Schilddrüsenfollikelepithelzellen (TFCs) aus induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnen.

US-Forschern des Zentrums für Regenerative Medizin (CReM) und der medizinischen Fakultät des Boston Medical Center (BMC) und der Boston University (BU) entwickelten unter der Leitung von Dr. Darrell Kotton und Dr. Anthony Hollenberg ein erfolgreiches Protokoll zur Herstellung reifer Schilddrüsenfollikelepithelzellen (TFCs), die für die Produktion von Schilddrüsenhormonen verantwortlich sind. Die von den Forschern entwickelten TFCs können in Tiermodelle mit Schilddrüsenunterfunktion (Hypothyreose) transplantiert werden.

Diese Zellen könnten eines Tages dazu beitragen, die Schilddrüsenhormone bei menschlichen Patienten zu erhöhen und Hypothyreose-Symptome wie Müdigkeit, Muskelprobleme, Depressionen, Gedächtnisprobleme und eine verlangsamte Herzfrequenz zu lindern, schreiben die Autoren. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in der Fachzeitschrift „Stem Cell Reports“ veröffentlicht.

Verlauf der Forschung

Die Forscher leiteten TFCs aus menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) ab, die aus gespendeten Haut- oder Blutzellen von Erwachsenen stammen und durch die Reaktivierung von vier Genen, die die Entwicklung regulieren, in einen embryonalen stammzellähnlichen Zustand zurückprogrammiert werden. iPSC-Zellen können dann zu jedem Zelltyp im Körper differenziert werden.

„Induzierte pluripotente Stammzellen stellen ein leistungsfähiges Instrument für die regenerative Medizin dar, da sie eine unbegrenzte Quelle patientenspezifischer Zellen bieten, die potenziell zur Behandlung einer Reihe von Krankheiten eingesetzt werden können“, erklärt Kotton. „Diese Studie bringt uns der Verwendung von iPSC-abgeleiteten Schilddrüsenzellen für zellbasierte Therapien bei Hypothyreose einen Schritt näher“, fügt er hinzu.

Zunächst entwickelte das Team menschliche iPSCs, die bei Bestrahlung mit einer bestimmten Lichtwellenlänge leuchten, wenn sie die schilddrüsenspezifischen Gene NKX2-1 und PAX8 besitzen. Dies ermöglichte eine genaue Identifizierung und Reinigung der Zellen, die zu TFC werden sollten. Die Forscher induzierten dann die Entwicklung von TFCs durch ein Differenzierungsprotokoll mit serumfreien Medien und den Schlüsselsignalmolekülen BMP4 und FGF2. Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung bestätigte, dass sich die meisten iPSCs innerhalb eines Monats erfolgreich in reife TFCs differenzierten, die in der Lage sind, sich zu dreidimensionalen Schilddrüsenfollikeln zu organisieren. Als das Team die TFCs in ein Tiermodell mit Schilddrüsenmangel transplantierte, bildeten die Zellen schilddrüsenähnliche Strukturen, einschließlich Thyreoglobulin-positiver Follikel, die für eine ordnungsgemäße Schilddrüsenfunktion erforderlich sind.

„Unsere Ergebnisse stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Fähigkeit dar, menschliche Schilddrüsenzellen im Labor zu erzeugen. Es sind zwar noch weitere Arbeiten erforderlich, bevor dies zu einer klinischen Therapie werden kann, aber das von uns entwickelte Protokoll könnte den Weg für regenerative Behandlungen der Schilddrüsenunterfunktion ebnen“, betont Prof. Hollenberg von der Boston University.